聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用研究

【摘要】為有效提高聾童言語康復(fù)訓(xùn)練的效果，在現(xiàn)代教育技術(shù)觀念指導(dǎo)下，運用“缺陷與補償”原理以及計算機多媒體技術(shù)，開發(fā)了“聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)”。研究者組織聾校師生試用該系統(tǒng)并進(jìn)行了問卷調(diào)查和實驗研究，結(jié)果表明：系統(tǒng)全面考慮了聾童的特點和認(rèn)知規(guī)律，營造了人性化的言語學(xué)習(xí)環(huán)境和“寓教于樂”的言語訓(xùn)練環(huán)境。利用該系統(tǒng)輔助聾童言語康復(fù)訓(xùn)練，能夠使他們的言語能力得到顯著提高。

【關(guān)鍵詞】聾童；言語訓(xùn)練系統(tǒng)；開發(fā)；應(yīng)用

【中圖分類號】G762 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009—8097 (2008) 03—0087—04

一 引言

歐、美、香港等一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)聾人教育起步很早，水平較高。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段、儀器配備等方面，我國與他們差距較大。但在現(xiàn)階段，由于網(wǎng)絡(luò)、多媒體等計算機技術(shù)的高速發(fā)展，新技術(shù)、新成果的不斷涌現(xiàn)，原有技術(shù)、成果更新很快。因此，在新技術(shù)、新成果的應(yīng)用方面，我國與國外差距并不算很大，基本上處于同步階段。近年來，由于計算機性能的大幅度提高和圖形、圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，使得在普通計算機和窗口運行環(huán)境下實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實場景成為可能。同時，計算機多媒體技術(shù)也獲得空間發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)遍及社會生活的各個領(lǐng)域。把這兩項技術(shù)應(yīng)用到聾人教育領(lǐng)域，必將對聾人教育產(chǎn)生極大的影響。事實上，現(xiàn)代教育技術(shù)以及其他科技、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新設(shè)備應(yīng)用到聾人教育、康復(fù)等方面，必將使聾人教育的觀念發(fā)生重大改變，也會給聾校的教育改革帶來巨大影響。我國的聾人教育必須抓住機遇，充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，深入進(jìn)行改革和創(chuàng)新，努力提高聾校的教育質(zhì)量，使其跟上時代發(fā)展的步伐。

為此，我們申報了“聾校現(xiàn)代教育技術(shù)理論與實踐研究”課題，經(jīng)全國教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)，該課題被列為全國教育科學(xué)“十五”規(guī)劃教育部重點課題。經(jīng)過初步的調(diào)查研究，根據(jù)聾人教育的需要，本課題分為三個子課題：雙語教學(xué)技術(shù)研究、聾童言語訓(xùn)練研究、多媒體聾生輔助教學(xué)研究。筆者承擔(dān)了“聾童言語訓(xùn)練”子課題的研究任務(wù)，主要研究如何利用計算機音頻、視頻技術(shù)對聾童進(jìn)行聽說訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了“聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)”。

二 系統(tǒng)設(shè)計思想、體系結(jié)構(gòu)與模塊結(jié)構(gòu)

1 設(shè)計思想

根據(jù)“缺陷與補償”理論，聽力缺失對認(rèn)知發(fā)展的影響會從視覺得到一定的補償。聾童教育研究者王楓（2001）等人關(guān)于聽力障礙兒童視覺記憶的研究也證實：聽力障礙兒童尤其是重度聽力障礙兒童依據(jù)視覺區(qū)別事物間重要特征的能力，以及對色彩、圖案的視覺記憶能力要強于正常兒童。視覺思維(visual thinking)在美國著名教育、藝術(shù)心理學(xué)家阿恩海姆的《視覺思維》一書中被定義為“所謂視知覺，也就是視覺思維。”阿恩海姆認(rèn)為視覺雖然是一種人類的感知活動，但是和記憶、抽象、分析等認(rèn)知活動一樣，是一種具有理解能力的思維活動。他還認(rèn)為“視知覺是一種積極的探索活動”。如果視覺本身就是一種具有理解力的積極的知覺，那么以視覺認(rèn)知為基礎(chǔ)的聾童，如果能充分發(fā)揮他們的視覺優(yōu)勢，必然會對發(fā)展他們的思維能力產(chǎn)生良好的影響。由此看來，在系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)遵循聾童的視知覺特點，正確運用計算機多媒體技術(shù)，最大限度發(fā)揮信息獲取中的視覺渠道，以達(dá)到更佳語訓(xùn)效果。

大教育家孔子早在2500年前就強調(diào)“寓教于樂”，“好學(xué)者不如善學(xué)者，善學(xué)者不如樂學(xué)者”，因此，若要切實提高聾童言語康復(fù)訓(xùn)練的效果，目前最應(yīng)該關(guān)注的是如何調(diào)動聾童的學(xué)習(xí)積極性，如果無法讓聾童真正對言語訓(xùn)練產(chǎn)生興趣，只是一味地采用先進(jìn)的教學(xué)手段和方法也無濟(jì)于事，甚至?xí)屗麄儺a(chǎn)生各種厭學(xué)情緒。利用計算機動態(tài)交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，營造出讓聾童感興趣的游戲場景，可以讓其融入角色，在娛樂中進(jìn)行言語訓(xùn)練，實現(xiàn)“在娛樂中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中娛樂”的理想狀態(tài)。

2 體系結(jié)構(gòu)

Macromedia Flash 不僅是目前矢量圖形繪制和動畫創(chuàng)作的優(yōu)秀工具，而且它在游戲開發(fā)方面也毫不遜色。Flash圖形和動畫具有視覺效果豐富、表現(xiàn)力強、卡通風(fēng)格鮮明等特點，能夠較好實現(xiàn)本系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的可視化，符合聾童的視知覺特點。同時，我們還利用Flash強大的交互功能結(jié)合語音識別技術(shù)開發(fā)了八款游戲?qū)γ@童進(jìn)行發(fā)音和辨音訓(xùn)練。另外，要實現(xiàn)前期設(shè)計的各項功能，系統(tǒng)中間層的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)鏈接是關(guān)鍵，縱觀各個公司的編程軟件，我們選擇了C#作為開發(fā)工具，C#語法簡單，開發(fā)效率和執(zhí)行效率都較高。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)大體分為三個部分：桌面主程序的開發(fā)（使用C#作為開發(fā)工具）；教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)（使用Flash作為開發(fā)工具）；與Flash結(jié)合的XML數(shù)據(jù)庫的開發(fā)（將所有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行動態(tài)隨機分組，在Flash AS中實現(xiàn)），如圖1所示。圖中的ASR是基于微軟的語音識別開發(fā)包（SASDK）進(jìn)行技術(shù)改造后的語音識別引擎。微軟的SASDK是根據(jù)上下文進(jìn)行詞組或者整句識別，對單個音節(jié)不能識別，我們開發(fā)的 ASR就是從開發(fā)包識別的詞組或者整句中分離出單音節(jié)的識別結(jié)果，然后將識別結(jié)果與XML語音庫進(jìn)行匹配處理，進(jìn)而判斷學(xué)習(xí)者的發(fā)音是否正確。圖中的數(shù)字標(biāo)號表示學(xué)習(xí)者操作的順序。

3 模塊結(jié)構(gòu)及功能

聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)采用模塊化的組織方法，模塊的劃分具有相對的獨立性，但有些地方又相互銜接。系統(tǒng)整體框架如圖2所示。

（1）“語音教學(xué)”模塊

該模塊的主要功能是從聽、認(rèn)、看、讀、寫五個方面對聾童進(jìn)行聲母和韻母的教學(xué)。

“聽一聽”模塊設(shè)置了聲（韻）母的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，輕度聽力障礙的聾童和使用助聽器的聾童能夠聽到這些發(fā)音。

“認(rèn)一認(rèn)”模塊采用Flash動畫的形式，分別對聲（韻）母的外形進(jìn)行形象模擬，使聾童有了感性認(rèn)識，加深理解，既符合兒童的認(rèn)知特點，又增加了學(xué)習(xí)的趣味性。

“看一看”模塊由三部分組成：一是發(fā)音口型圖和發(fā)音氣流圖，其中正面口型圖使用DV拍攝，側(cè)面舌、齒、唇、氣流的運動采用Flash動畫表征；二是發(fā)音要領(lǐng)的手語提示；三是標(biāo)準(zhǔn)的聲（韻）母發(fā)音。聾童可以看見發(fā)音時的器官動作和計算機虛擬的氣流運動的全過程，并可跟隨動畫和視頻發(fā)音，這樣他們的發(fā)音器官就可以模仿動作，逐步達(dá)到準(zhǔn)確發(fā)音之目的。

“讀一讀”模塊是系統(tǒng)的特色和亮點。進(jìn)入該模塊，點擊開始發(fā)音，聾童可以對著麥克風(fēng)發(fā)音。對發(fā)音情況，計算機會給出相似程度判斷，對發(fā)音正確的，給予“獎勵”，以激發(fā)學(xué)生的好勝心理，提高學(xué)習(xí)興趣；對發(fā)音錯誤的，給出繼續(xù)努力的信息提示。

在“寫一寫”模塊中，我們將標(biāo)準(zhǔn)的聲（韻）母書寫放入四線格中，左邊是標(biāo)準(zhǔn)的寫法筆順，右邊是動畫模擬聲（韻）母的書寫過程。

另外，對于音節(jié)教學(xué)，我們采用聲母和韻母相匹配的拼音板教學(xué)方式。聾童在聲母欄選擇一個聲母，韻母欄中能與該聲母匹配成音節(jié)的韻母高亮顯示，不能匹配的則灰度顯示。這時，聾童可以選擇相匹配的韻母，拼音板的右側(cè)將出現(xiàn)相應(yīng)的音節(jié)。再按照手指的提示，點擊聲調(diào)，音節(jié)上則出現(xiàn)對應(yīng)的聲調(diào)，同時會出現(xiàn)“拼讀”按鈕，點擊該按鈕可以聽到該音節(jié)的發(fā)音。

（2）“發(fā)音訓(xùn)練”模塊

利用計算機動態(tài)交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，營造出讓聾童感興趣的游戲場景，在輕松、愉快的游戲中鼓勵聾童發(fā)音，對其進(jìn)行發(fā)音訓(xùn)練。該模塊設(shè)置了四款游戲：空中救援、地鼠逃亡、荒島探險、森林尋寶。

（3）“辨音訓(xùn)練”模塊

利用計算機動態(tài)交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，營造出讓聾童感興趣的游戲場景，在輕松、愉快的游戲中對聾童進(jìn)行聽力訓(xùn)練，教會聾童注意聲音，識別聲音。該模塊設(shè)置了四款游戲：滑雪比賽、打炮行動、記憶匹配、恐龍覓食。

（4）“自我導(dǎo)學(xué)”模塊

以動畫演示和語音講解相結(jié)合的方式，給出了系統(tǒng)的操作方法和使用技巧，教會學(xué)習(xí)者如何使用該系統(tǒng)。

三 系統(tǒng)試用的問卷調(diào)查

為進(jìn)一步了解系統(tǒng)的適用性，我們組織南京聾人學(xué)校愛德康復(fù)中心的師生進(jìn)行試用，在試用基礎(chǔ)上，對被試教師進(jìn)行了問卷調(diào)查，目的是了解教師在利用系統(tǒng)輔助教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)的問題以及對系統(tǒng)改進(jìn)的建議，以便為系統(tǒng)推廣和升級換代提供依據(jù)，使之更好滿足聾童需求。共回收有效問卷28份，通過問卷統(tǒng)計，得出如下結(jié)論：

1 系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）教學(xué)內(nèi)容豐富，視覺表征科學(xué)：該系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了23個聲母、24個韻母以及400多個單音節(jié)。而且聲（韻）母外形的動畫模擬，發(fā)音時正面口型的視頻表征，發(fā)音時舌、齒、唇、氣流的動畫表征，發(fā)音要領(lǐng)的手語提示以及書寫方式等都經(jīng)過聾校資深教師的嚴(yán)格審核。

（2）人性化設(shè)計：該系統(tǒng)基于聾童的特點和認(rèn)知規(guī)律開發(fā)，定位準(zhǔn)確，實用性強，既可以用于教師課堂教學(xué)，也可以用于聾童課后個別訓(xùn)練。系統(tǒng)畫面生動活潑，色彩鮮亮，全程動畫展示，廣播級標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，為聾童營造了理想的言語學(xué)習(xí)環(huán)境。

（3）寓教于樂：本系統(tǒng)不僅提供大量生動翔實的動畫演示及講解，還獨具匠心地設(shè)計了游戲場景，可以讓聾童融入角色，在娛樂中進(jìn)行言語訓(xùn)練。

（4）采用全新算法的語音識別技術(shù)，能識別單個音節(jié)，且識別率達(dá)到95%以上。

2 系統(tǒng)存在的問題

（1）系統(tǒng)界面卡通化不足，色彩不夠鮮明和跳躍。由于聾童對色彩豐富、視覺沖擊力強的卡通場景和卡通形象比較敏感，因此，界面設(shè)計上應(yīng)增加更多的卡通場景和卡通形象，色彩應(yīng)活潑跳躍，這樣更符合聾童學(xué)習(xí)的認(rèn)知特點，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機。

（2）在“語音教學(xué)”模塊中，“看一看”的動畫不必反復(fù)播放，由聾童根據(jù)需要控制播放次數(shù)。發(fā)音要領(lǐng)的文字提示應(yīng)該換為手語提示，或者兩者并存。

（3）發(fā)音（辨音）訓(xùn)練游戲中，發(fā)音正誤的反饋動畫過于單調(diào)，不僅要增加反饋動畫的數(shù)量，還要提高動畫的趣味性。另外，游戲難度沒有層次，應(yīng)該增加難度級別。

四 系統(tǒng)應(yīng)用效果的實驗研究

針對問卷調(diào)查收集到的上述問題，我們對系統(tǒng)進(jìn)行了升級改進(jìn)，然后組織第二輪試用，并采用實驗的方法檢驗“聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)”的教學(xué)應(yīng)用能否有助于提高聾童言語康復(fù)訓(xùn)練的效果。

1 實驗對象

選取南京聾人學(xué)校愛德康復(fù)中心的20名聾童作為實驗對象。以實驗對象前測的成績?yōu)榉纸M依據(jù)，第一名和最后一名為一對，第二名和倒數(shù)第二名為第二對，依此類推，將奇數(shù)對分在一組，偶數(shù)對分在另一組，將兩組命名為實驗組和對照組。實驗組10人，其中男生4人，女生6人；對照組10人，男生5人，女生5人。實驗組平均年齡4.3歲，略大于對照組4.1歲。兩組聾童具有良好的同質(zhì)性，在班級氣氛、教師情況等方面也具有良好的同質(zhì)性。

2 實驗材料

選取10個聲母和10個韻母作為實驗材料，保證這些聲（韻）母是實驗對象未曾學(xué)習(xí)過的。

3 實驗過程

（1）實驗前測 選取實驗對象已學(xué)的5個聲母和5個韻母作為前測材料，就這10個聲（韻）母對實驗對象進(jìn)行發(fā)音測試，記錄其成績（成績的收集方法見“（4）數(shù)據(jù)收集”），作為實驗對象分組的依據(jù)。

（2）實驗干預(yù) 對于實驗材料的教學(xué)，實驗組采用“聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)”輔助教學(xué)，對照組則采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法。實驗?zāi)康木褪窃谙嗤臅r間內(nèi)（教學(xué)時間都是7天），觀察實驗組和對照組的學(xué)習(xí)效果，對比發(fā)音的準(zhǔn)確性。嚴(yán)格控制無關(guān)變量，保證實驗組和對照組在教學(xué)要求、教學(xué)時間等方面沒有顯著差異。在實驗前，除了組織實驗組的聾童學(xué)會使用“聾童言語訓(xùn)練系統(tǒng)”，還要認(rèn)真調(diào)試每一臺待用設(shè)備，確保在實驗過程中不出現(xiàn)硬件故障。另外，在實驗過程中，需要保持相對安靜的教學(xué)環(huán)境，使用相同的麥克風(fēng)并調(diào)整麥克風(fēng)到適當(dāng)音量，以提高系統(tǒng)語音識別的識別率。

（3）實驗后測 教學(xué)結(jié)束后，就所學(xué)內(nèi)容對兩組實驗對象進(jìn)行發(fā)音測試。實驗組10名聾童完成測試的平均時間為34分鐘，而對照組10名聾童完成測試的平均時間為36分鐘。

（4）數(shù)據(jù)收集 由兩名聾校教師共同確定聾童發(fā)音的正誤情況：正確，基本正確或不正確。其中正確發(fā)音得2分，基本正確得1分，不正確得0分。因此聾童的最終得分S=2x+y（其中x為正確發(fā)音個數(shù)，y為基本正確發(fā)音個數(shù)），按此公式收集兩組實驗對象的測試得分。

4 實驗結(jié)果分析

由于測試的聲（韻）母一共有20個，所以測試的最高分（滿分）為40分。首先把兩組實驗對象的測試得分換算成百分制，然后使用SPSS13軟件對此數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出兩組實驗對象測試成績對比以及測試成績T值檢驗（如表1，2所示）。

從表1可以很直觀地看出，雖然測試時間基本相同，但實驗組在測試成績上表現(xiàn)較好。實驗組最高分為92分，最低分為為40分，平均分為69.70，而對照組的最高分為70，最低分為20，平均分為46.20。從T值檢驗表可以看出P=0.008<0.05，兩組成績顯著差異。由此可以得出：針對聾童認(rèn)知特點開發(fā)的系統(tǒng)是有效的，開發(fā)策略是正確的，可以提高聾童的言語能力，效果明顯。

五 結(jié)束語

多媒體技術(shù)本身的性能還在不斷發(fā)展，更加先進(jìn)的技術(shù)無疑能為促進(jìn)聾童言語能力的提高、言語活動的訓(xùn)練和綜合言語能力的發(fā)展提供更多有意義的工具。技術(shù)的應(yīng)用效果依賴于其設(shè)計特征、與之相關(guān)聯(lián)的教學(xué)、使用的方式和使用者的特征。更多地關(guān)注設(shè)計中的這些因素并以此引導(dǎo)未來的研究，將會增強對技術(shù)的優(yōu)勢和局限性的理解。聾童的特殊教育應(yīng)該加大對于現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用研究，現(xiàn)代教育技術(shù)將為聾童教育的改革與創(chuàng)新提供更加有力的支持。

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